李 強(qiáng)

（臨汾市水利勘測設(shè)計(jì)院 山西臨汾041000）

1 工程概況

古鎮(zhèn)二明竇排澇泵站工程是廣東省重點(diǎn)防災(zāi)減災(zāi)工程之一，位于廣東省中山市古鎮(zhèn)西部中順大圍與滘沙圍之間、順成河出口海洲水道東岸，排（引）水流量27.6m3/s，是古鎮(zhèn)滘沙圍內(nèi)以排澇、防洪(潮)為主，兼顧引水灌溉的水利樞紐工程。

整個泵站樞紐工程由泵站、自排防洪閘、泵排防洪閘、泵排節(jié)制閘、引水節(jié)制閘、輸水渠、順成河及二座配套排澇閘等組成。

二明竇排澇泵站工程等別為Ⅲ等，規(guī)模為中型，主要建筑物等級為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級，泵站(包括其4座水閘)的防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇設(shè)計(jì)。

二明竇排澇泵站工程的主要任務(wù)為排澇、引水及灌溉。工程建成后，主要承擔(dān)順成河兩岸0.15萬hm2鎮(zhèn)區(qū)面積的排澇任務(wù)，同時通過泵站引水對古鎮(zhèn)的內(nèi)河涌進(jìn)行換水，使內(nèi)河涌水體變活，改善區(qū)內(nèi)水環(huán)境，并兼顧受益區(qū)內(nèi)700 hm2經(jīng)濟(jì)作物(包括生態(tài)植物園在內(nèi))灌溉要求。本工程建成后，與其他配套工程共同發(fā)揮作用，可為古鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

該工程以排澇、防洪(潮)為主，兼顧引水灌溉，是中山市唯一可排可灌的中型水利樞紐工程。

二明竇排澇泵站工程于2008年開工，2010年汛前完工，2011年12月通過竣工驗(yàn)收。經(jīng)過兩個汛期的運(yùn)行，工程情況良好，其設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)達(dá)到了廣東省內(nèi)先進(jìn)水平，本工程設(shè)計(jì)已榮獲山西省優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)二等獎。本文就該工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及難點(diǎn)簡要作一介紹。

2 工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

二明竇排澇泵站建設(shè)工程的設(shè)計(jì)工作歸納起來具有以下幾方面特點(diǎn)：

（1）工程整體布局合理巧妙，能夠使單座泵站實(shí)現(xiàn)泵排（自排）、泵引（自引）的雙向過水功能；

（2）結(jié)構(gòu)型式經(jīng)濟(jì)適用，在節(jié)約投資、適應(yīng)軟基（淤泥）及設(shè)備布置要求等方面的基礎(chǔ)上滿足機(jī)組運(yùn)行要求；

（3）基礎(chǔ)處理方式采用得當(dāng)，既滿足了工程的結(jié)構(gòu)安全，又節(jié)約了工程投資，且充分考慮到施工的可行性及質(zhì)量控制的可操作性；

（4）控制系統(tǒng)先進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)工程運(yùn)行管理全方位自動化控制；

（5）建筑風(fēng)格鮮明，能夠突出當(dāng)?shù)氐膸X南文化元素，且功能齊全，能夠滿足工程運(yùn)行管理要求。

本工程設(shè)計(jì)達(dá)到規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)期的功能要求，在今后運(yùn)行管理中將充分發(fā)揮它應(yīng)有的作用，為促進(jìn)古鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)及處理

3.1 工程布置設(shè)計(jì)難點(diǎn)處理

本工程任務(wù)具有排澇、引水的雙重功能要求，一般工程設(shè)計(jì)需兩座泵站才能兼顧，但工程投資有限，另外當(dāng)?shù)卮缤链缃穑恋刭Y源昂貴，如何節(jié)約投資和減少占地，成為制約工程布置的最大難題。

我們在工程的整體布置方案上將泵站及與之配套的四座水閘采用“X”型布置型式，即泵站布置在樞紐中心，泵站前池左側(cè)與建在滘沙圍上的自排防洪閘相接，右側(cè)與建在順成河上的引水節(jié)制閘相接，泵站出水池右側(cè)與建在滘沙圍上泵排防洪閘相連，左側(cè)與泵排節(jié)制閘相接并通過泵引輸水渠與順成河相連。這種布置形式可使整個泵站樞紐通過一座泵站與四座水閘的控制實(shí)現(xiàn)泵排、泵引的雙向過水功能。排澇時引水節(jié)制閘及泵排防洪閘打開，而自排防洪閘和泵排節(jié)制閘關(guān)閉，引水時則將該四座水閘作相反開閉。工程總體布置見圖1。

圖1 古鎮(zhèn)二明竇排澇泵站工程總布置圖

通過近兩年的運(yùn)行，證明這種布置方式不但科學(xué)合理，而且節(jié)約投資，減少了工程占地，在運(yùn)行管理中也較為靈活便捷。

3.2 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及處理

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要的難點(diǎn)可由以下幾點(diǎn)體現(xiàn)：

（1）本工程地處古鎮(zhèn)滘沙圍與中順大圍之間，基礎(chǔ)為淤泥質(zhì)粉（黏）土，地基承載力低，設(shè)計(jì)中我們對各建筑物主體水下部分均采用了整體塊基型結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土整體框架式輕型結(jié)構(gòu)，避免基礎(chǔ)反力太大。

（2）為適應(yīng)沉積平原地基松軟的特點(diǎn)，泵站主廠房與副廠房之間設(shè)置了變形縫，縫寬10 cm，不但解決了主副廠房的沉降差問題，而且解決了廠房過長混凝土的收縮問題，以保證工程后期的正常運(yùn)行。

（3）本工程水泵型號為立式軸流泵，考慮到運(yùn)行中機(jī)組檢修多在聯(lián)軸層操作，需要一定的空間，設(shè)計(jì)中我們對于水泵電機(jī)采用了梁柱支撐的結(jié)構(gòu)型式，并在聯(lián)軸層設(shè)置檢修平臺，這種結(jié)構(gòu)型式可使聯(lián)軸層空間大為開闊，不僅有利于機(jī)組檢修，而且有利于運(yùn)行管理過程中的日常巡查。

（4）由于工程區(qū)地下水位高，勢必會對側(cè)墻的穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響，設(shè)計(jì)中我們在側(cè)墻立板上均設(shè)了排水孔，墻后通長設(shè)反濾體，這樣可使墻后地下水位大幅降低，對于側(cè)墻的穩(wěn)定十分有利。

（5）由于機(jī)組運(yùn)行過程中需要技術(shù)供水，如在泵房外設(shè)置供水池既占地又影響整體布局，設(shè)計(jì)中我們巧妙地將泵房內(nèi)的集水廊道一分為二，分別作為污水池和技術(shù)供水循環(huán)水池，循環(huán)水池采用外接自來水補(bǔ)給。

（6）由于地基為淤泥質(zhì)軟基，水閘啟閉機(jī)房外掛樓梯如與閘室主體為分體結(jié)構(gòu)，運(yùn)行幾年后勢必會有裂縫且不利于工程結(jié)構(gòu)安全，在設(shè)計(jì)中我們采用在閘墩外側(cè)設(shè)懸挑梁的結(jié)構(gòu)支撐樓梯立柱，使外掛樓梯與閘室主體呈整體結(jié)構(gòu)，這樣不僅結(jié)構(gòu)安全可靠，而且外觀效果極佳。

（7）在工程的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，在設(shè)計(jì)過程中我們也考慮得較為全面，例如各種功能的孔洞布設(shè)、進(jìn)出水流道的體型、清污機(jī)的選用及位移觀測點(diǎn)的布設(shè)等，力求做到工程運(yùn)行工況良好和運(yùn)行管理的便捷。

3.3 基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)難點(diǎn)及處理

由于本工程基礎(chǔ)為淤泥質(zhì)軟基，軟土地基由于土顆粒細(xì)、孔隙比大、含水量大、透水性差，孔隙中的水不易排出，在這類地基上修建工程主要問題是地基強(qiáng)度低，加荷后變形大，建筑物極易失穩(wěn)。如果對軟基處理不當(dāng)，不僅增加工程量，耗資過高，拖延工期，甚至可能會造成工程失敗，為保證工程結(jié)構(gòu)安全，對建筑物基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)尤顯重要，這由以下幾點(diǎn)體現(xiàn)：

（1）根據(jù)地基和上部荷載特性，泵站主體基礎(chǔ)處理采用了φ500預(yù)應(yīng)力砼管樁，管樁采用PHC型AB組，壁厚為125mm，同時為增強(qiáng)泵站主廠房的抗?jié)B穩(wěn)定性，主廠房基礎(chǔ)四周采用φ500水泥攪拌樁圍封。

（2）根據(jù)地基和上部荷載特性，自排防洪閘、泵排防洪閘和泵排節(jié)制閘基礎(chǔ)處理采用φ500預(yù)應(yīng)力砼管樁，管樁采用PHC型AB組，壁厚為125mm，為增強(qiáng)其抗?jié)B穩(wěn)定性，閘室基礎(chǔ)四周采用φ500水泥攪拌樁圍封，為防止閘側(cè)繞滲，在閘室兩側(cè)各3m設(shè)一道φ500水泥攪拌樁防滲墻，同時為了提高閘室兩側(cè)填土的承載力，在閘室兩側(cè)各設(shè)兩排φ500水泥攪拌樁，樁底與圍封樁底齊平，樁頂高程為一期填土高程，要求在一期填土完成后施工。

引水節(jié)制閘、順成河上的兩座排澇閘及部分側(cè)墻基礎(chǔ)采用300×300砼預(yù)制方樁處理，其余側(cè)墻基礎(chǔ)采用尾徑不小于φ80松木樁處理。

（3）為了防止自排防洪閘、泵排防洪閘和泵排節(jié)制閘運(yùn)行幾年后閘室地基由于干縮或沖刷產(chǎn)生空隙，設(shè)計(jì)中在閘墩頂部預(yù)留灌漿管直至底板下部，以利運(yùn)行過程中對于地基進(jìn)行加固灌漿處理。

3.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及處理

古鎮(zhèn)二明竇排澇泵站工程集排澇、引水及灌溉于一身，其社會、經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。隨著計(jì)算機(jī)、電子、自動化技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，信息化時代逐步走進(jìn)人們的生活，大中型水利工程建設(shè)自動化控制系統(tǒng)是必然的。在設(shè)計(jì)中我們對整個系統(tǒng)采用自動化控制，利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對整個泵站運(yùn)行情況的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)“無人值班，少人值守”，此舉不但增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的科技含量，而且極大程度地保證了工程的安全運(yùn)行，提高了工程運(yùn)行管理水平，改善了管理人員的工作條件，這由以下幾點(diǎn)體現(xiàn)：

（1）本泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括集中監(jiān)控層和現(xiàn)地監(jiān)控層兩層?？刂茩?quán)限分兩級，從高到低依次為：現(xiàn)地監(jiān)控層LCU，集中監(jiān)控層操作員站。在機(jī)組LCU屏上設(shè)集中監(jiān)控層／現(xiàn)地監(jiān)控層的控制權(quán)切換開關(guān)，只有切到“遠(yuǎn)程”時，集中監(jiān)控層主機(jī)才能實(shí)施控制功能。當(dāng)切換開關(guān)切到“現(xiàn)地”時，只能通過現(xiàn)地LCU屏上的控制開關(guān)實(shí)施現(xiàn)地控制。

（2）現(xiàn)地級監(jiān)控層LCU直接控制和監(jiān)視主設(shè)備的運(yùn)行，在整個系統(tǒng)中，既作為一個智能終端，也可以作為獨(dú)立的裝置單獨(dú)運(yùn)行。集中監(jiān)控層具有監(jiān)控、報(bào)警、通訊等功能，從而實(shí)現(xiàn)“遙信、遙測、遙控”。

（3）系統(tǒng)控制模式有兩種，即自動控制和手動控制。在自動控制模式下，泵站可在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定的模式下自動運(yùn)行。在手動控制模式下，能在現(xiàn)地LCU上直接控制機(jī)組開、停。手動控制與自動控制可以通過現(xiàn)地LCU上的轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。

（4）集中監(jiān)控層設(shè)在泵站中控室，主要包括監(jiān)控主機(jī)和操作員工作站，打印機(jī)，UPS電源和語音報(bào)警系統(tǒng)。

（5）本泵站共設(shè)一套公用LCU和四套現(xiàn)地LCU，其中三套現(xiàn)地LCU分別用于三臺水泵機(jī)組，一套現(xiàn)地LCU用于閘門控制。LCU與集中監(jiān)控層的網(wǎng)絡(luò)連接采用屏蔽電纜連接。

3.5 建筑風(fēng)格設(shè)計(jì)難點(diǎn)及處理

本工程地處南國廣東省，在當(dāng)?shù)鼐哂袠O為濃郁的嶺南文化底蘊(yùn)與氛圍，根據(jù)建設(shè)單位要求，各建筑物外觀要充分融入當(dāng)?shù)氐奈幕?，在設(shè)計(jì)中我們多次到當(dāng)?shù)貙W(xué)習(xí)考察，了解當(dāng)?shù)匚幕约敖ㄖ攸c(diǎn)，對建筑風(fēng)格力求做到與當(dāng)?shù)匚幕膮f(xié)調(diào)統(tǒng)一。在設(shè)計(jì)中我們在建筑風(fēng)格上充分利用了嶺南建筑簡練、樸素、通透、雅淡的特點(diǎn)，整體布局中規(guī)中矩，南北通透，外觀顏色以淺、灰色為主，大到整體布局，小到裝飾線條，無不體現(xiàn)出形成嶺南建筑自由、流暢、開敞的特點(diǎn)。另外在功能要求上也考慮周全，最大限度滿足工程運(yùn)行管理要求。

總之，無論在建筑的內(nèi)部平面設(shè)計(jì)還是外部的立面處理設(shè)計(jì)，都和當(dāng)?shù)亟ㄖ幕瘏f(xié)調(diào)統(tǒng)一，并結(jié)合時代的發(fā)展力求創(chuàng)新完美，從工程建成后的效果來看，無不蘊(yùn)含著設(shè)計(jì)的細(xì)膩和大氣。

4 結(jié)語

為把二明竇排澇泵站工程設(shè)計(jì)成一座經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并在中山市具有唯一獨(dú)特風(fēng)格的優(yōu)良工程，我們設(shè)計(jì)人員從一開始就對整個工程的整體布置、結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)處理、控制系統(tǒng)及建筑風(fēng)格等方面進(jìn)行了深入細(xì)致的研究及探討，統(tǒng)一思想，明確目的，以做到最好的原則嚴(yán)格要求，并把很多先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念與思想靈活運(yùn)用到本工程，此舉在設(shè)計(jì)成果中收到良好的成效，可為今后類似工程借鑒。